说明书及全部材料.docx
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说明书及全部材料
论文（设计）内容及要求：
一、毕业设计（论文）原始依据
设计目的：
1）加深理论研究；2）实现高效率、自动化；3）实现大型、超小型及高精度；4）革新制造工艺。
图表：
柴油机曲轴箱图
二、毕业设计（论文）主要内容
1）、确定机床配置形式的结构方案
根据确定的工艺方案，决定机床的配置形式，及动力滑台的传动形式，并考虑影响机床总体布置和技术性能的主要部件结构方案，从中选择最佳的方案。
2）、总体设计—“三图一卡”
在确定机床配置形式及结构方案的基础上，进行方案的图纸和卡片的设计。
这些图纸和卡片包括：
被加工零件工序图，加工示意图、机床总图和生产率计算卡。
它们统称为“三图一卡”。
具体如下：
1被加工零件工序图；2加工示意图；3组合机床总图；4机床的生产率计算卡；5主轴箱装配总图；6毕业设计说明书。
3）、组合机床专题设计：
组合机床专题设计，是指对组合机床专用部件即夹具、主轴箱及专用零部件的设计。
专用部件的设计应包括绘制夹具总图、主轴箱总图及部分零件图和补充加工图。
三、毕业设计（论文）基本要求
设计一台组合机床，加工175-II型柴油机一面上的六个孔。
被加工零件的名称：
175-II型柴油机曲轴箱
被加零件材料：
HT200硬度：
HB170-220
加工内容：
钻4-Φ8.5mm与2-Φ6.7孔并倒角
生产批量：
5万件/年
四、毕业设计（论文）进度安排
2011.12.28～2012.2.15查找相关资料，初定设计方案时间
2012.2.15～2012.3.18根据已定方案，设计计算时间
2012.3.18～2012.5.22根据已有计算数据，绘图设计时间
2012.5.22～2012.6.2由数据与图纸编写技术文件
五、主要参考文献
[1]沈阳工业大学、吉林工业大学、大连铁道学院主编·组合机床设计·上海出版社·1985.9
[2]大连组合机床研究所编·组合机床设计【M】·机械工业出版社·1976.6
[3]杨可桢、程光蕴主编·机械设计基础【M】·人民教育出版社·1990
[4]江根华等编·机械传动设计手册【M】·煤炭工业出版社·1982
[5]沈乐年、范珍良等编·机械设计基础【M】·清华大学出版社·1989.9
[6]胡永生主编·机械制造工业学·机械工业出版社
[7]机械设计师手册编辑组·机械设计师手册【M】·机械工业出版社·1990.12
[8]崔华林编·机械优化设计方法与应用【M】·东北工学院出版社·1989.9
[9]孙靖民主编·机械优化设计【M】·机械工业出版社·1990.5
[10]哈尔滨工业大学编·机械制造工艺设计手册【M】·哈尔滨工业大学出版社·1981.5
[11]组合机床编写组·组合机床讲义【M】·北京：
国防工业出版社·1971
[12]沈阳工业大学、大连铁道学院、吉林工学院、组合机床设计【M】·北京：
国防工业出版社·1985
[13]组合机床研究所编·组合机床设计【M】·机械工业出版社·1978
[14]于震华主编·组合机床及调整使用【M】·机械工业出版社·1990
[15]大连组合机床研究所编·组合机床设计参考图册【M】·机械工业出版社·1978
[16]AnselC.Ugural著.《Mechanicaldesign》[M].重庆：
重庆大学出版社，2005版
[17]ColinH.Simmons编著.《ManualofEngineeringDrawing》[M].England:
ELSEVIER,2002年
[18]（美）约瑟夫E.希格利编著.《MechanicalEngineeringDesign》[S].北京：
机械工业出版社，2002年9月
指导老师：
年月日
南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
柴油机曲轴箱Ф6.7mm、Ф8.5mm组合机床设计
设计（论文）题目来源
自选课题
设计（论文）题目类型
工程设计类
起止时间
2011-12-28---2012-6-2
一、设计（论文）依据及研究意义：
专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。
在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。
最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。
初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。
为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：
（技术方案、路线）
研究内容：
1）根据被加工零件的生产批量、结构特点及技术要求确定机床的使用条件。
2）根据确定的工艺方案，决定机床的配置形式，确定动力滑台的传动，并考虑影响机床总体布置和技术性能的主要部件的结构方案，确定总体方案。
全面，综合的分析个方面的情况，进行各种方案的对比，从中选择最佳方案。
3）总体设计，在确定机床配置形式及结构方案的基础上，进行方案的图纸和卡片设计。
包括：
被加工零件的工序图，加工示意图，机床总图和生产率计算卡，统称“三卡一图”。
4）组合机床专题设计，对组合机床专用部件即夹具、主轴箱及专用零部件的设计，专用部件的设计应包括绘制夹具总图、主轴箱总图及部分零件图和补充加工图。
2、预期目标：
采用卧式单工位同时加工多孔的组合机床。
结合毛坯特点用刚性主轴进行加工，这样可以更合理选项用切削用量，由于是一次定位，加工精度要高。
同时采用高转速小进给量加工方法保证加工精度。
同时加工多个孔，大大缩减了工时，提高了工作效率。
夹具采用随行夹具，提高了机床的自动化程度。
一般采用电器控制系统（PLC）能实现自动工作循环。
还可以实现组合机床自动线。
三、设计（论文）的研究重点及难点：
本次的课题是钻柴油机曲轴箱一面上的六个孔（4-φ8.5与2-φ6.7）。
它是柴油机的重要零件，其加工质量的好坏直接影响整机的性能与质量。
在该零件的孔系加工中，对孔径和孔位的要求较严，加上批量大。
若采用传统的钻床加工，这种加工方法存在以下缺点:
①因多次定位,零件加工精度难以保障；②生产效率低；③自动化程度低。
故采用组合机床加工。
3）组合机床专用部件及夹具、主轴箱及专用零部件的设计。
四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：
由于没有开设组合机床及其刀具的具体课程设计的准备阶段假期主要是学习组合机床的基础知识，查阅相关理论基础。
前期阶段查阅相关理论计算初步设计零件结构并进行校核。
中期进行图纸的绘画。
后期进行审核并编写说明书进行三维绘图。
2010年1月6日—2月4日调查研究查找相关资料
2010年2月4日—4月5日初定设计方案并完成相关计算
2010年4月6日—5月24日根据计算数据进行图纸设计
2010年5月25日—6月2日编写技术文件准备答辩
五、进行设计（论文）所需条件：
1、本专业所学的各种基本课程知识
2、手工绘图与电脑绘图能力
3、查阅大量相关的知识与信息
4、指导老师与设计者的努力
六、指导教师意见：
签名：
年月日
柴油机曲轴箱Ф6.7、Ф8.5组合机床设计
摘要：
组合机床在提高产量和保证质量等方面起着重要作用，“设计主要从机械、液压等几个方面简要介绍175-Ⅱ柴油机曲轴箱加工组合机床的设计思路与实现”。
该机床采用移动工作台实现单工位！
单向工作进给,工作随夹具移动,以缩短辅助工作时间,提高工作效率;其特点还在于任一工位可单独实现自动循环加工，机床夹具采用液压夹紧。
组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备,它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。
设计从工艺方案设计、总体设计、部件设计等几部分进行设计。
关键词：
175-Ⅱ柴油机曲轴箱；组合机床；设计
CrankcaseoftheDieselEngineФ6.7、Ф8.5inbriefonmechanism
Abstract：
Themodularmachinetoolisanimportantmeansthatinordertoincreaseinproductivityandimprovequality.Thedesignintroducethedesignofthemodularmachinetoolfor175-ⅡCrankcaseoftheDieselEngineinbriefonmechanism,fluiddriveetc.Locomotiveworkbenchwasusedinthemachinetooltoachieveoneworkplaceandone-waywork.Workpiecesmovewithjigforshortentheaccessorialtometoincreaseinproductivity.Thecharacteristicconsistthatwhicheverworkplacecanautomaticallyprocesstoo.Inthemachinetool,Modularmachineanditsautomaticassemblylinearethecompletedsetofautomaticequipmentwithcombinationofmechanismandelectricity.Itfeatureshighefficiency,highqualityandeconomy,soitiswidelyusedintheindustriessuchasengineering,traffic,energy,warindustry,lightindustryandelectricappliancesetc.Thisdesignintroducesthetechniquescheme,wholeplanningandassemblydesigning.
Keywords:
175-ⅡCrankcaseoftheDieselEngine;Modularmachinetool;design
目 录
1、机床方案的制定与各参数的确定2
1.1机床方案与工作循环的确定2
1.2影响总体布置的因素2
1.3夹具设计方案3
1.4确定切削用具量及选择刀具4
1.5确定切削用量、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度4
1.6初定主轴直径5
1.7主轴箱所需动力6
2、组合机床总体设计7
2.1三图一卡的设计7
2.2三图一卡的绘制8
2.3计算生产率11
3、组合机床主轴箱设计14
3.1绘制主轴箱设计原始依据图14
3.2主轴结构型式的选择及动力计算15
3.3传动方案的确定15
3.4主轴箱坐标计算19
3.5主轴箱的润滑和手柄的位置20
3.6绘制主轴箱装配图21
3.7轴的强度校核23
3.8其它设备27
参考资料29
致谢30
附录31
毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节，目的是培养学生综合运用所学专业和基础知识、独立解决本专业一般工程技术问题的能力。
在设计方案的选定、设计资料的收集、手册和国家标准、规范的运用，设计方案的应用、零件图及总装图的绘制等方面有一定较全面的锻炼，并使每个学生树立起正确的设计思路和良好的工作风。
本次的课题是柴油机曲轴箱钻孔组合机床的设计。
采用卧式单工位一面同时加工的方案。
这种方案广泛应用于生产实际中，是在技术上相当成熟的一种方案。
一个零件的同一面上，往往有多个孔，如果在普通机床上加工。
通常要一个一个孔的钻，生产率低下，同时，各加工孔的形状和它的位置公差以及尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大。
特别是大批大量生产的工艺，更是大大地增加了生产周期，而且成本也很高。
为了克服多孔零件普通机床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装上多头轴，但是对于大型箱体零件，采用变种方案也不行，而采用组合钻床才是最佳方案。
组合机床是按系列化、标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状及加工论文详细说明了本次组合机床设计的步骤及其依据。
包括被加工零件加工工艺的分析、刀具的选择、主轴箱轮廓尺寸的确定、机床配置形式的选择、滑台传动形式的确定、滑台型号的选取、动力箱的选择、主轴结构型式的选择、主轴箱传动系统的设计等工艺要设计的专用部件所组成的专用机床。
一、机床方案的制定与各参数的确定
1.1机床方案与工作循环的确定
组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。
设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。
如果确定零件可以利用组合机床加工，那么为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题。
经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序（或工步）间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配制形式等等，这些是组合机床方案的主要内容
根据加工内容可知:
加工175-Ⅱ型柴油机一面上的六个孔分别是钻4-φ8.5mm与2-φ6.7孔。
为小直径孔加工。
故采用单面卧式组合钻床。
其工作循环见图1.1
图1.1机床的工作循环
1.2影响总体布置的因素
1.2.1加工精度的影响
当工件的加工精度要求较高时，应采用具有固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求较低时，可采用具有移动夹具的多工位组合机床。
此外，还要考虑到不同布置形式的机床所能达到的加工精度。
例如，对于同轴度要求较高的各孔，应采用从同一面对工件进行加工机床布置形式。
1.2.2工件大小、形状和加工部位特点的影响
对于较大的工件，宜采用单工位机床，反之，宜采用多工位机床；对于大直径深孔的工件，宜采用具有刚性主轴结构的立式机床；对于小直径深孔的工件，通常采用专门的深孔加工机床；对于被加工孔的中心线与定位基准垂直的工件，一般采用立式机床。
本原则也可根据机床的使用条件综合考虑。
根据上述原则，对于本章实例，可采用立式机床。
但考虑工件排屑方便，机床空间的高度可矮些，故可采用卧式组合钻床。
1.2.3生产率的影响
零件的生产批量大小是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批量生产特点来设计组合机床的重要因素。
有时从工件的外形及轮廓尺寸上看，可采用单工位固定夹具的机床布置形式，但是由于生产率要求很高，就不得不采用多工位的机床布置方案，以便使装卸工件时间与机动时间重合。
被加工的零件的生产批量越大，工序安排一般就越趋于分散，且粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。
对于中小批量生产的情况，则要力求减少机床的台数，并应将所有工序尽量集中在一台或少数几台机床上完成，以提高机床的利用率。
1.3夹具设计方案
组合机床夹具是组合机床的主要组成部分，是保证加工精度的关键部件，它和机床其他部分有着密切关系。
组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够夹紧力，以保证在整个加工过程中工件不产生位移，也可保证工件不产生不允许的变形。
全生产线采用通过式滚道输送带，根据被加工零件的特定结构考虑便于输送和装夹方便，从提高零件加工精度出发，生产线采用随行夹具。
随行夹具以两个销孔和随行夹具体的基面在机床固定夹具上定位。
工件与机脚面和机脚面上的两孔在随行夹具上，由于工件定位平面不连续，因此随行夹具的关健部位必须具有一定硬度和高耐磨性。
考虑该机床工件加工面的不同，要从夹具的两个垂直方向输送工件。
夹具采用敞开式四立柱结构，随行夹具输送方向的两侧固定夹具上设置定位板，而在输送导板上设置输送方向上的限位装置，使随行夹具上定位准确，插销顺利，随行夹具以其底面在两块等定位块所构成的平面上，并以两销孔实现一面两销方式夹紧装置。
采用浮动压块直接压在工件上。
采用一面两销定位消除了工件的六个自由度.如图1.1夹具体简图。
图1.2夹具体简图
1.4确定切削用量及选择刀具
在组合机床工艺方案的确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。
切削用量是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性有较大的影响。
一般孔加工用刀具（钻、扩、铰等刀具）其直径的选择应与加工部位的尺寸、精度相适应，其长度的选择要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端面与导向装置外端面之间有定的距离。
刀具的选择：
只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。
同时为提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。
根据本道工序的要求，刀具选择Φ6.7和Φ8.5的麻花钻头，材料为高速钢，钢号为W6Mn5Cr4V2
查表1.1钻孔的切削用量，确定切削用量：
表1.1钻孔的切削用量
工序
V（m/min）
F（mm/r）
N（r/min）
钻Φ6.7
16
0.13
760
钻Φ8.5
17.6
0.15
659
1.5确定切削用量、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度
根据选定的切削用量（主要指切削速度与进给量）,确定切削力。
作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削转矩，是以确定主轴和其它传动件（齿轮和传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。
它们的公式如下：
P=26·D·f0.8•HB0.6（1-1）
M=10•D•fo.8•HB0.6（1-2）
N=
（1-3）
T=
（1-4）
式中
P—切削轴向力
D—钻头直径
f—每转进给量
M—切削扭矩
N—切削功率
V—切削速度。
通常根据钻孔深度考虑修正系数,V=v公称·KV
T—刀具耐用度
HB—布氏
本次设计为柴油机曲轴箱一面上的六个孔加工。
分别是加工φ6.7和φ8.5的孔。
根据刀具直径和工件、刀具材料，确定以上各值：
钻φ6.7孔时：
P=26×6.7×0.130.8×2000.6=818.1N
M=10×6.71.9×0.130.8×2000.6=1743N·mm
L/D=16/6.7=2.388取KV=1
V=1·61=16m/min
N=
=0.136kw
T=
=7003min
钻φ8.5孔时：
P=26×8.5×0.150.8×2000.6=1164N
M=10×8.51.9×0.13×2000.6=3072N·mm
L/D=28/8.5=3.8
取 KV=0.9
N=
=0.21Kw
T=
=2802min
1.6初定主轴直径：
主轴型式主要取决于进给抗力和主轴—刀具系统结构上的需要。
主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩M等来粗定各主轴的直径。
粗定主轴的类型、尺寸、外伸长度及选择接杆、浮动卡头。
查表初定主轴直径D，再综合考虑加工精度和具体工作条件，根据表决定主轴外伸部分的尺寸（轴端的外径和内径：
D/d1，外伸长度L）及配套的刀具接杆莫氏圆锥号、攻丝靠模规格代号等。
具体如下：
查《毕业设计指导书》p36公式
d=B
……………………………1.5
钻φ6.7孔时即1、2轴
d=6.2
=14.7mm
取d1、2=15mm
钻φ8.5孔时即3、4、5、6轴
d=6.2
=18.6mm
取d3.4.5.6=20mm
由于便于统一，取d3.4.5.6=20mm，使传动轴和主轴都取d=20mm便于选取轴承。
1.7主轴箱所需动力
拟定主轴箱传动系统时的主要问题是，如何在既定的条件下，使数量较多的主轴能获得预定的转速和转向。
因此，仅用计算或作图的方法往往难以拟定出所要求的传动系统。
传动系统确定前可初步估算出主轴箱的功率：
N总＝N·n=2×0.136+4×0.208=1.104Kw
P总=2×818+4×1164=6292N
η=0.9
=
=
=1.3Kw………………………………1.6
N动=N主+N进N进=1.2Kw
N动=2.5kw
选取JT4033机械动力头，驱动转速710转/分，动力滑台选3号液压滑台HY32B，电机功率N＝3Kw。
二、组合机床总体设计
2.1三图一卡的设计
2.1.1工件工序图的设计
工件工序图是组合机床的主要依据。
细实线表示与本道工序加工无关的部分，粗实线表示被加工部位精度、粗糙度、位置精度定位及夹压方向。
《组合机设计》P61
2.1.2加工示意图的设计
零件加工的工艺方案要通过加工示意图才能反映出来。
加工示意图表示：
被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况，工件与夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，以及机床的工作行程和工作循环等。
因此，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压和电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是对整台机床布置和技术性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。
图中应标记出夹具、刀具、工件的相互位置关系。
具体见附图——加工示意图。
详情可查阅《组合机床设计》P63－P73。
2.1.3联系尺寸图
机床总图的作用和内容:
机床总图表示机床各组成件的相互装配关系及各零件、部件、标准件、通用件等的名称、代号、数量和运动的关系，以检录机床各部件的相对位置及尺寸之间的联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合适等。
它是主轴箱、夹具等专用不见及零件设计的依据。
2.1.4生产率计算卡
零件的生产批量大小是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批量生产特点来设计组合机床的重要因素。
有时从工件的外形及轮廓尺寸上看，可采用单工位固定夹具的机床布置形式，但是有时由于生产率要求很高，就不得不采用多工位的机床布置方案，以便使装卸工件时间与机动时间重合。
被加工的零件的生产批量越大，工序安排一般就越趋于分散，且粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。
对于中小批量生产的情况，则要力求减少机床的台数，并应将所有工序尽量集中在一台或少数几台机床上完成，以提高机床的利用率。
本次设计采用单工位机床布置，批量为中小批量。
2.2三图一卡的绘制
2.2.1绘制被加工零件工序图
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸精度、技术要求、定位基准、夹压部位。
以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工毛坯情况的图纸。
它是在原有工件图的基础上，以突出本机床或自动线加工内容。
工序图是组合机床设计的主要依据，也是制造、调试机床、检查精度的重要技术资料。
生产率的影响零件
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